基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法及设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于辅助通道的FDA‑MIMO降维空时自适应杂波抑制方法及设备；该方法可以包括：根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA‑MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据；根据FDA‑MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据；沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒‑发射‑接收空间频率域，获得多普勒域‑发射‑接收空间频率域的变换数据；根据所述变换数据以及最小方差约束理论，获取自适应杂波抑制权矢量；根据所述自适应杂波抑制权矢量对所述变换数据进行杂波抑制，获取杂波抑制后的输出数据。

FDA-MIMO Dimension Reduction Space-time Adaptive Clutter Suppression Method and Equipment Based on Auxiliary Channel

【技术实现步骤摘要】
基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法及设备
本专利技术涉及雷达信号处理技术，尤其涉及一种基于辅助通道的频率分集阵列多输入多输出(FDA-MIMO，FrequencyDiverseArray-Multiple-InputMultiple-Output)降维空时自适应杂波抑制方法及设备。
技术介绍
机载或星载雷达由于所处平台的运动，其主瓣和旁瓣杂波会扩散地分布在一定的多普勒频率范围内，从而淹没雷达所感兴趣的动目标。为了改善动目标的检测性能，通常会采用空时自适应处理(STAP，Space-TimeAdaptiveProcessing)技术，该技术联合了多个空域通道和多个相干脉冲进行二维自适应处理，能够有效地抑制空时耦合的杂波，从而提高动目标的检测性能，但是全空时自适应处理不利于工程实现，需要降低系统维度才能够实现工程化应用。针对STAP的降维技术来说，传统的自适应降维方法通常采用的方案是在当前通道的临近单元选取样本，从而基于目标所在的主通道与临近通道的样本生成杂波协方差矩阵，实现主通道内的杂波自相消，但是临近通道与主通道的回波存在去相关现象，导致杂波自适应相消的时候会存在强杂波剩余，降低运动目标的输出信杂噪比。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法及设备；能够获取尽可能多的杂波信息，从而提升杂波抑制性能，很好地解决了机载/星载雷达在非正侧视情况下的杂波抑制问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法，所述方法包括：根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA-MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据；根据FDA-MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据；沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒-发射-接收空间频率域，获得多普勒域-发射-接收空间频率域的变换数据；根据所述变换数据以及最小方差约束理论，获取自适应杂波抑制权矢量；根据所述自适应杂波抑制权矢量对所述变换数据进行杂波抑制，获取杂波抑制后的输出数据。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制设备，所述设备包括FDA-MIMO雷达天线、存储器和处理器；其中，所述FDA-MIMO雷达天线，用于FDA-MIMO雷达信号的接收和发送；所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法的步骤。第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制程序，所述基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法及设备；在对原始数据完成两次距离依赖补偿后，按照杂波脊线方向将补偿数据变换至多普勒-发射-接收空间频率域，并根据变化后的数据获取杂波抑制权值，最后基于该杂波抑制权值对变换后的数据进行杂波抑制。由于本方法沿着杂波脊线方向选取辅助通道进行多普勒-发射-接收空间频率域的变换，克服了现有降维方法对杂波辅助通道选取时信息不足的缺点，能够获取尽可能多的杂波信息来提升距离依赖杂波的协方差矩阵信息容量，从而改善目标通道的杂波相消性能，提高动目标的输出信杂噪比，很好地解决了机载/星载雷达在非正侧视情况下的杂波抑制问题。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法流程示意图；图2为本专利技术实施例所提供的基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法对地面杂波进行杂波抑制对应的滤波器二维响应图；图3为本专利技术实施例所提供的3DL-STRAP方法对地面杂波进行杂波抑制对应的滤波器二维响应图；图4为本专利技术实施例所提供的地面杂波对应的杂波距离单元空时两维谱图；图5为本专利技术实施例所提供的在不同程度的阵列误差情况下信杂噪比损失曲线对比示意图；图6为本专利技术实施例所提供的不同辅助通道数的输出信杂噪比损失示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制设备的具体硬件结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。对于设置在运动平台的雷达系统来说，比如机载或星载雷达系统，由于平台的运动，会导致雷达的主瓣和旁瓣杂波扩散分布在一定的多普勒频率范围内，而感兴趣的动目标可能会被这些杂波所淹没。为了改善动目标的检测性能，一种有效的方法是采用空时自适应处理STAP技术，该技术联合了多个空域通道和多个相干脉冲进行二维自适应处理，能够有效地抑制空时耦合的杂波，从而提高动目标的检测性能。而全空时自适应处理不利于工程实现，需要降低系统维度从而实现工程化。针对STAP的降维技术来说，主要包括固定结构降维技术和自适应降维技术，即不依赖于数据的降维技术和依赖于数据的降维技术。对于自适应降维技术来说，常用的mDT方法可以联合m个多普勒通道与空间通道进行自适应处理，能形成与杂波谱相匹配的凹口，从而提高主瓣杂波区的目标检测性能。后续基于mDT方法又提出联合局域化(JDL，Joint-DomainLocalized)处理方法，该方法的基本思想是在感兴趣的波束-多普勒域选取若干相邻的波束做STAP处理，但该方法对幅相误差比较敏感。基于交叉谱(CSM，Cross-SpectralMetric)的特征相消器通过选择对输出信杂噪比影响较大的特征向量作为杂波子空间，当自由度较大时，计算量非常大。为了降低运算量，提出了多级维纳滤波器(MWF，MultistageWinerFilter，)，它利用一系列正交投影，将输入信号矢量进行前向递推分解，再进行多级标量滤波，最后进行后向递推综合。该方法可直接对空时数据进行处理，在滤波时无需进行特征分解，运算量得以大大降低。实施例一本专利技术实施例期望能够提供一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法，能够解决在FDA-MIMO雷达非正侧视情况下抑制距离依赖杂波的问题，参见图1，本专利技术实施例所提供的基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法流程可以包括：S101：根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA-MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据；S102：根据FDA-MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据；S103：沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒-发射-接收空间频率域，获得多普勒域-发射-接收空间频率域的变换数据；S104：根据所述变换数据以及最小方差约束理论，获取自适应杂波抑制权矢量；S105：根据所述自适应杂波抑制权矢量对所述变换数据进行杂波抑制，获取杂波抑制后的输出数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于辅助通道的FDA‑MIMO降维空时自适应杂波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA‑MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据；根据FDA‑MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据；沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒‑发射‑接收空间频率域，获得多普勒域‑发射‑接收空间频率域的变换数据；根据所述变换数据以及最小方差约束理论，获取自适应杂波抑制权矢量；根据所述自适应杂波抑制权矢量对所述变换数据进行杂波抑制，获取杂波抑制后的输出数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于辅助通道的FDA-MIMO降维空时自适应杂波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA-MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据；根据FDA-MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据；沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒-发射-接收空间频率域，获得多普勒域-发射-接收空间频率域的变换数据；根据所述变换数据以及最小方差约束理论，获取自适应杂波抑制权矢量；根据所述自适应杂波抑制权矢量对所述变换数据进行杂波抑制，获取杂波抑制后的输出数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各距离单元的多普勒中心估计值对FDA-MIMO雷达的原始数据进行一次距离依赖补偿，获得一次补偿数据，具体包括：根据FDA-MIMO雷达系统参数和/或FDA-MIMO雷达的回波接收数据估计所述各距离单元的多普勒中心ΔfD,l；沿着各距离单元，按照式1对原始数据xk,l进行多普勒补偿，获得所述一次补偿数据其中，k表示脉冲序号，l代表距离单元序号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据FDA-MIMO雷达发射信号载频相较于参考载频的步进量对所述一次补偿数据进行二次距离依赖补偿，获得二次补偿数据具体包括：根据所述一次补偿数据以及式2，获取二次补偿数据其中，1N代表全1矢量，为克罗内克积Kronecker运算符；Δf表示频率步进量；rl表示第l个距离门的主值距离；T表示向量转置运算符；diag()表示构造对角矩阵运算符，c为光速。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述沿着杂波脊线将所述二次补偿数据变换至多普勒-发射-接收空间频率域，获得多普勒域-发射-接收空间频率域的变换数据，包括：沿着杂波脊线分布选取Q0+1个辅助通道，并根据式3获取所述辅助通道在发射-接...

【专利技术属性】
技术研发人员：文才，彭进业，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61